Ученые из Цюрихского университета, Еврейского университета в Иерусалиме и Массачусетского технологического института (MIT) представили первые результаты эксперимента QROCODILE. Целью исследования был поиск легкой темной материи с массами до 30 кэВ. В ходе эксперимента были установлены новые ограничения на существование гипотетических частиц, что открывает новые горизонты в физике элементарных частиц.
Методика эксперимента QROCODILE
Для проведения эксперимента использовались сверхпроводящие нанопроволочные однофотонные детекторы (SNSPDs), которые одновременно служили мишенью и детектором для искомых частиц темной материи. Эти квантовые сенсоры обладают рекордно низким энергетическим порогом чувствительности — всего 0,11 эВ, что позволяет фиксировать даже самые слабые сигналы.
Детектор работал в течение 415 часов при экстремально низкой температуре — 100 милликельвинов. За это время было зафиксировано 15 слабых сигналов, происхождение которых пока остается неясным. Эти сигналы могут быть вызваны фоновыми помехами, но достигнутая чувствительность открывает новые возможности для дальнейших исследований.
Уникальные возможности и перспективы
Эксперимент QROCODILE уникален тем, что он изучает взаимодействие легкой темной материи с электронами и нуклонами, что ранее было недоступно. В перспективе планируется масштабирование системы до массива из десяти мегапиксельных детекторов, что значительно увеличит точность и эффективность поиска.
Стратегический сдвиг в физике элементарных частиц
Использование передовых квантовых технологий позволило исследовать ранее недоступные диапазоны масс и энергий, что знаменует важный стратегический сдвиг в поисках темной материи.
Результаты эксперимента QROCODILE подтверждают, что применение квантовых сенсоров может стать ключевым фактором в решении одной из самых сложных и интригующих задач современной физики.
